彩色不銹鋼著色原理主要有以下幾點：
1. 光的干涉原理
不銹鋼在酸性化學著色液中經(jīng)過表面氧化著色處理后，顯示出各種色彩，并非形成有色的表面覆蓋層。1977年伊文斯最早提出，表面形成的無色氧化膜的色彩是由于光的干涉所致的。光的干涉原理圖見圖8-1。入射光I從空氣中以入射角i角度照射到氧化膜表面A點，一部分光反射回空氣中成為反射光；另一部分光以人射角γ角度成為折射光在氧化膜中沿AB方向傳播至不銹鋼上B點，當遇上不銹鋼基體表面后，就發(fā)生全反射，成為反射光，沿BC方向傳播至C點。在氧化膜C點，一部分經(jīng)折射后進入空氣中成為CD光；另一部分在氧化膜內(nèi)反射到不銹鋼基體上。這時折射光CD與A點的反射光由于存在位相差和光程差，當這兩束光相遇就會發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)不同的干涉色彩。如果從垂直方向觀察彩色膜時，入射角為0°,即光束1垂直人射到氧化膜上，見圖8-2所示，其中h為氧化膜厚度，n為氧化膜的折射率，光束2為光束1的反射光，光束3為光束1氧化膜折射后的折射光。反射光2和折射光3為兩相干涉光，總光程差為Δ=2nh.當膜層中光程差為該光束光波波長入的正整數(shù)的k倍，即
通過光干涉相互加強，對應于該波長光的色調(diào)被加強而顯示出符合于該波長的色彩，不同顏色對應波長入見表8-2。
2. 膜層厚度與顯示色彩的關系
當不銹鋼表面氧化膜的折射率 n 一定時，干涉色主要取決于氧化膜的厚度h 和自然光入射角度i。膜的厚度 h 與顏色的關系見表8-3。
實驗證明，在有效著色范圍內(nèi)，膜層厚度隨著著色進程的進行而持續(xù)增長，最初薄膜氧化膜顯示藍色、棕色，進而膜為中等厚度顯示金黃色、紅色，后來膜為厚膜則顯示綠色，共4種主色，加上中間色彩共約十幾種色，但不能顯示日光中的7種彩色。
3. 入射角變化的影響
當氧化膜的厚度h固定時，入射角的角度i改變，不銹鋼表面的色彩會隨之發(fā)生相應的變化，由入射光在折射后的光程差發(fā)生變化所引起。這就是太陽光從日出到日落照射在裝飾有彩色不銹鋼的建筑大廈上會呈現(xiàn)不同色彩的原因。
4. 表面氧化膜的成分改變的影響
表面氧化膜的成分改變，就會改變氧化膜的折射率n的大小，即使表面膜的厚度相同，干涉色的色彩也會發(fā)生變化。根據(jù)氧化膜厚度、膜的色彩對應的波長入、折射率n的估算值見表8-4[58].試樣3號與6號膜層的光程差，從表8-4可見有較好的倍數(shù)關系。試樣1號、2號、3號膜層的折射率較接近，但4號、5號、6號的折射率變化較大，主要原因可能是膜層中的化學組成不同，含鎳量的差別所造成的。膜層的折射率取決于該氧化膜的結構組成，只有當氧化膜的結構一定時，光程差Δ才能依膜厚h呈線性連續(xù)變化。錢加權用俄歇能譜檢測了6種試樣膜層不同深度的元素相對含量（原子％），見表8-5。表8-5表明，隨著厚度h的增長，氧化膜的結構組成出現(xiàn)了較大的改變，膜層的表層和逐層深度中鉻、鎳、鐵、氧等元素的百分含量均發(fā)生了不均衡的變化，光程差Δ不能隨厚度呈線性連續(xù)變化，這是導致其色譜不能呈可見連續(xù)光譜排列的主要原因。假定膜的折射率n不變，光程差Δ為入射光波長入的整數(shù)倍時，才能發(fā)生反射光與折射光相干涉而加強，也會導致彩色不銹鋼彩色色譜不連續(xù)的現(xiàn)象發(fā)生。這由薄膜光學干涉成色的原理所決定。
5. 不銹鋼固有金屬色澤的影響
受不銹鋼基體固有金屬色澤的影響，彩色光不能呈現(xiàn)光譜中的任何一種顏色。對于表面鏡面拋光的和非鏡面拋光的不銹鋼均能獲得富有光澤的鮮艷色彩。由于保持了不銹鋼所固有的反光特性和優(yōu)越的耐蝕性，彩色不銹鋼具有色澤自然、柔和、長期經(jīng)受紫外線照射而不變色的光學特性，持久不變。
